JP2011528644A - 自動車の回生制動方法 - Google Patents

Abstract

自動車の回生制動方法であって、回生制動作用が、漸進的に適用され、制動作用の適用の速度が、自動車の速度に依存することを特徴とする、制動方法。

Description

本発明は、自動車のための回生制動方法または自動車のためのエネルギー回生制動方法に関する。さらに、本発明は、そのような方法を実現するためのソフトウェア手段を含んでいるデータ媒体、自動車用の回生制動システム、およびそのような回生制動システムを備えている自動車に関する。また、本発明は、本発明による回生制動方法の実現を可能にする回生制動システムの動作の方法に関する。

自動車、特に、電気またはハイブリッド自動車に２つの制動システム、すなわち第１の消散制動システムおよび第２の回生制動システムを備えることが知られている。

消散制動システムは、自動車の運動エネルギーを、例えばブレーキディスクおよび／またはドラムレベルにおいて熱の形態で消散されるエネルギーに変換する。

回生制動システムは、自動車の運動エネルギーを、例えば車両に貯めることができる電気的または機械的なエネルギーに変換し、そのようなエネルギーを、後に、特に車両の加速に再使用することができる。

これら２つの制動システムの使用を管理することは、複雑である。

消散制動システムの制御および回生制動システムの制御のそれぞれに専用の２つの部材を設けることは、実際のところ困難である。

したがって、車両の運転者にとって直感的である使用法を保つために、単に消散制動システムに専用のただ１つの制御部材を設けることが、一般的である。その結果として、回生的制動システムを、車両のアクセルペダルによって制御することが知られている。特に、運転者が車両のアクセルペダルを放したときに回生的制動システムを作動させることが知られている。

上述の２つの制動システムを備える車両の運転の快適さ、および回生的制動システムによってもたらされる制動作用の妥当性を改善するために、仏国特許第２７４９２２９号明細書から、足をアクセルペダルから離す速度に応じて、回生的制動システムによって生み出される制動力を制御することも知られている。

しかしながら、減速および／または制動の段階において、すでに述べた車両の運転の快適さは、最適でない。同様に、回生的制動システムによる制動作用の強さも、常に最適というわけではない。

独国特許第６９９１８３４２号明細書が、車両の減速および制動段階においてエネルギーの貯蔵を可能にし、回生されるエネルギーが減速段階においてより大きい回生制動システムを有するハイブリッド車両を開示している。

米国特許出願公開第２００４／０１２２５７９号明細書が、作動および非作動にされる回生制動装置を備えている制動システムを開示している。

独国特許第１０２００４０５１５３０号明細書が、回生制動システムを有する電動車両を開示している。回生制動の強さが、車両の速度に応じて変化する。

国際公開第２００６／０７６９９９号パンフレットが、回生制動装置を備える制動システムの制御方法を開示している。制動作用の強さが、車両の速度に依存している。

本発明の目的は、上述の欠点を取り除き、従来技術から公知の回生制動方法の改善を可能にする回生制動方法を提供することにある。特に、本発明は、回生されるエネルギーのレベルならびに車両の乗員にとっての感触および快適さの両方に関して、回生制動の使用を促進する制動方法を提案する。

本発明による回生制動方法が、請求項１によって定められる。

回生制動方法の実行の種々の態様が、請求項２〜１０によって定められる。

本発明によるデータ媒体が、請求項１１によって定められる。

本発明による回生制動システムが、請求項１２によって定められる。

回生制動システムの種々の実施形態が、請求項１３および１４によって定められる。

本発明による自動車が、請求項１５によって定められる。

添付の図面が、あくまでも例として、本発明による回生制動方法の実行の態様および本発明による制動システムの実施形態を示している。

自動車の回生制動システムの実施形態の図である。 本発明による回生制動方法の実行の第１の態様の図である。 本発明による回生制動方法の原理を説明する図解である。 本発明による回生制動方法の実行の第２の態様の図である。 本発明による回生制動方法の実行の第２の態様の原理を説明する図解である。 本発明による回生制動方法の実行の第３の態様の図である。 本発明による回生制動方法の実行の第３の態様の原理を説明する図解である。

図１に示されている回生制動システムは、自動車用として意図されている。主としてコンピュータ２と、制御装置３と、車両の速度（縦方向の速度）を割り出す手段４と、エネルギー回生制動装置５とを備えており、必要であれば、消散制動装置の制御部材への操作を検出する手段を備えている。消散制動装置の制御部材への操作を検出する手段は、例えば、消散制動装置の制御部材への接触検出器を備えることができる。代案として、この検出装置が、消散制動装置の制御部材に加えられる力を感知する力センサを備えてもよく、センサによってもたらされる力の値が力のしきい値を超える場合に、部材に操作が加えられたと判断される。さらなる代案として、検出手段が、消散制動装置の制御部材の位置を感知する位置センサを備えることもでき、センサによってもたらされる位置の値が位置のしきい値を超える場合に、部材に操作が加えられたと判断される。検出手段が、消散制動の制御部材への操作信号を生成し、消散制動の制御部材への操作の有無を表わしている情報を含むこの信号が、コンピュータに伝達される。

車両の速度を割り出す手段４は、例えば、速度センサまたはこの速度を推定する手段を備えることができる。割り出しの手段が、車速信号を生成し、この信号がコンピュータに伝達される。

制御装置３が、コンピュータを介して回生制動装置５を制御する。制御装置３は、例えば回生制動装置を作動または非作動にするための信号を生成し、この信号がコンピュータに伝達される。制御装置は、とりわけ、アクセルペダルなどの車両加速度制御部材を備えることができる。この場合、この装置は、運転者がアクセルペダルを起こしたとき、および／または運転者が足をアクセルペダルから離したときに、制動装置作動信号を送信することができる。反対に、この装置は、運転者がアクセルペダルを押し込んだとき、および／または運転者が足をアクセルペダルに戻したときに、制動装置非動作信号を送信することができる。

コンピュータ２に伝達される信号にもとづいて、コンピュータ２は、コンピュータに含まれるハードウェアおよび／またはソフトウェア手段によって、回生制動装置のためのドライバ信号を生成する。このドライバ信号は、回生制動装置が実現すべき制動作用の強さの設定点を含んでいる。このように、コンピュータが、本発明による回生制動方法を実現するためのハードウェアおよび／またはソフトウェア手段、したがって本発明による回生制動システムの動作の方法を実現するためのハードウェアおよび／またはソフトウェア手段を備えている。コンピュータは、回生制動装置の作動時に、回生制動装置によって加えられるべき制動作用の強さの設定点の値を、自動車の速度の値に応じて計算するための演算手段を備えており、さらに必要に応じて、消散制動装置の制御手段への操作が検出された場合に、回生制動装置によって加えられるべき制動作用の強さの設定点の値を修正する手段を備えている。

本発明による回生制動方法を実現するために適した回生制動システムは、回生制動方法の必須のステップを実行するためのハードウェアおよび／またはソフトウェア手段を備える。この目的のため、回生制動システム、例えば、回生制動システムのコンピュータが、回生制動装置の作動の直後および／または消散制動の制御部材への操作の有無の検出を承けての設定点の値の修正の直後に回生制動装置によって加えられるべき回生制動作用の強さの設定点の値の傾向の時間傾斜を計算するためのハードウェアおよび／またはソフトウェア手段を備える。ハードウェアおよび／またはソフトウェア手段は、コンピュータプログラムを含むことができる。

これらの手段は、コンピュータプログラムを含むことができる。

好ましくは、回生制動装置が、電池を充電すべく発電機として機能する電気機械を備えている。しかしながら、装置は、車両の運動エネルギーを保存および後の再利用（例えば、車両の始動および／または加速に）が可能な第２のエネルギーに変換するために使用することができる任意の他の技術を備えることができる。

制動方法の実行の第１の態様または回生制動システムの動作の方法の実行の態様を、図２を参照して以下で説明する。

第１の検査ステップ１００において、回生制動装置作動信号の有無について、検査が実行される。作動信号が存在しない場合、この方法は、ステップ１００を繰り返す。作動信号が存在する場合、この方法は、ステップ１１０に進む。

ステップ１１０において、自動車の速度が割り出される。例えば、この目的のために、速度割り出し手段によって送信される信号が分析される。

ステップ１２０において、回生制動装置の作動の瞬間の直後において回生制動装置によって加えられるべき制動作用の強さの設定点の値の傾斜が計算される。設定点の値の傾向の傾斜の推移は、車両の速度に依存する。この推移は、傾斜の傾向が、車両の第１の速度において、この第１の速度よりも速い車両の第２の値における傾斜の傾向と比べ、より急激であるような推移である。設定点の値の傾斜の計算の例が、例えば、図３を参照して後述されるように実行される。これらの傾斜から、回生制動装置の装置のための駆動信号が生成される。

ステップ１３０において、ドライバ信号が回生制動装置に伝達され、回生制動装置が、ドライバ信号に含まれる設定点の値に従って動作する。このようにして、この動作の態様においては、制動作用の強さが、設定点の値に等しい（または、実質的に等しい）。

制動方法の実行の第２の態様または回生制動システムの動作の方法の実行の第２の態様を、図４を参照して以下で説明する。

第１の検査ステップ２１０において、回生制動装置作動信号の有無について、検査が実行される。作動信号が存在しない場合、この方法は、ステップ２１０を繰り返す。作動信号が存在する場合、この方法は、ステップ２２０に進む。

ステップ２２０において、自動車の速度が割り出される。例えば、この目的のために、速度割り出し手段によって送信される信号が分析される。

ステップ２３０において、回生制動装置によって加えられるべき制動作用の強さの設定点の値が計算される。この設定点の値は、例えば、車両の移動に逆らって車両に加えられている等価な力の値である。この制動力の値に等価な任意の他の制動トルクまたは制動力の値を、回生制動装置の動作を駆動するための設定点の値として使用することができる。設定点の値の計算は、例えば、図５を参照して後述されるように実行される。これらの設定点の値から、回生制動装置のためのドライバ信号が生成される。

ステップ２４０において、ドライバ信号が回生制動装置に伝達され、回生制動装置が、ドライバ信号に含まれる設定点の値に従って動作する。このようにして、この動作の態様においては、制動作用の強さが、設定点の値に等しい（または、実質的に等しい）。このような制動方法の実行の態様の結果として、自動車の回生制動作用の強さは、自動車の速度に依存し、車両の速度の変化は、他のすべてが等しいならば、回生制動の強さの変化につながる。

検査ステップ２５０において、回生制動装置非作動信号の有無について、検査が実行される。非作動信号が存在しない場合、この方法は、ステップ２４０を繰り返す（あるいは、実行の変種においては、ステップ２２０に戻る）。非作動信号が存在する場合、この方法は、回生制動装置が非作動にされるステップ２６０に進む。

電気自動車に特に適した典型的な実施形態においては、回生制動装置の制動の強さの設定点の値の計算が、図５を参照して後述されるように適用される。第１の近似において、回生制動が車両に加えられる唯一の制動（または、支配的な制動）であると仮定し、制動作用の強さの値Ｆが、質量Ｍの車両の対応する減速度Ａを、式Ｆ＝Ｍ×Ａに従って有する。

第１のしきい値ｖ１と第２のしきい値ｖ２との間の車両の第１の速度範囲において、回生制動の作用の強さの設定点の値Ｆは、第１の値Ｆ１および第２の値Ｆ２の間を車両の速度につれて増加する。好ましくは、回生制動の作用の強さの設定点の値Ｆが、Ｆ１およびＦ２の間を連続的に、例えば線形に変化する。

第３のしきい値ｖ３と第４のしきい値ｖ４との間の車両の第２の速度範囲において、回生制動の作用の強さの設定点の値Ｆは、第３の値Ｆ３の辺りで実質的に一定なままである。好ましくは、回生制動の作用の強さの設定点の値Ｆは、この範囲において連続的に、例えば線形に変化する。

第５のしきい値ｖ５と第６のしきい値ｖ６との間の車両の第３の速度範囲において、回生制動の作用の強さの設定点の値Ｆは、第４の値Ｆ４および第５の値Ｆ５の間を車両の速度につれて減少する。好ましくは、回生制動の作用の強さの設定点の値Ｆが、Ｆ４およびＦ５の間を連続的に、例えば線形に変化する。

第７のしきい値ｖ７を超えて延びる車両の第４の速度範囲において、回生制動の作用の強さの設定点の値Ｆは、第６の値Ｆ６の辺りで実質的に一定なままである。好ましくは、回生制動の作用の強さの設定点の値Ｆは、この範囲において連続的に、例えば線形に変化する。

好ましくは、Ｆ２＝Ｆ３および／またはＦ３＝Ｆ４および／またはＦ５＝Ｆ６および／またはｖ２＝ｖ３および／またはｖ４＝ｖ５および／またはｖ６＝ｖ７である。

速度のしきい値ｖ２は、１５〜２５ｋｍ／ｈの間であってもよく、好ましくは２０ｋｍ／ｈに等しい。

速度のしきい値ｖ４は、３５〜４５ｋｍ／ｈの間であってもよく、好ましくは４０ｋｍ／ｈに等しい。

速度のしきい値ｖ６は、８０〜１００ｋｍ／ｈの間であってもよく、好ましくは９０ｋｍ／ｈに等しい。

回生制動作用の強さＦ３は、１．５〜２ｍ／ｓ^２の間の車両の減速度に相当することができ、好ましくは１．７ｍ／ｓ^２の減速度に相当する。

回生制動作用の強さＦ６は、０．５〜１ｍ／ｓ^２の間の車両の減速度に相当することができ、好ましくは０．８ｍ／ｓ^２の減速度に相当する。

好ましくは、速度のしきい値ｖ１が、５ｋｍ／ｈであり、かつ／または回生制動装置が、車両の速度がｖ１未満である場合に非作動にされる。

回生制動方法の実行のこの態様は、回生制動のレベルが車両の速度に応じて一定である車両に対して、利点を呈する。実際に、回生制動作用の強さが一定であるという性質は、高い速度において不快を生じさせ、再加速の段階における大きなエネルギー消費につながる。さらに、低速（市街地での使用）において、回生制動の強さが一定であるという性質は、回生されるエネルギーの量を最適にしない。反対に、実行のこの態様によれば、回生制動が、低速（例えば、都市交通）においても最大限のエネルギーを回生するために充分である。高速（例えば、空いた幹線道路の交通）においては、回生制動が弱められ、したがって過度に速度が失われることがないようにすることができ、エンジン効率が低いエンジンの動作範囲を超えて強く再加速する必要をなくすことができる。

実行のこの第２の態様においては、回生制動装置によって生み出される回生制動作用が、漸進的に適用され、制動作用の適用の速度が、自動車の速度に依存する。

制動方法の実行の第３の態様または回生制動システムの動作の方法の実行の第３の態様を、図６を参照して以下で説明する。

第１の検査ステップ３１０において、回生制動装置作動信号の有無について、検査が実行される。作動信号が存在しない場合、回生制動装置が、ステップ３６０において非作動にされる。作動信号が存在する場合、この方法は、ステップ３２０に進む。

ステップ３２０において、回生制動装置が作動させられる。

この目的のために、ステップ３３０において、回生制動装置によって加えられるべき制動作用の強さの設定点の値が計算される。この値は、消散制動装置の制御部材への運転者の側の操作がしないことを仮定して計算されるため、公称（ｎｏｍｉｎａｌ）と称される。この設定点の値は、例えば、車両の移動に逆らって車両に加えられる等価な力の値である。この制動力の値に等価な任意の他の制動トルクまたは制動力の値を、回生制動装置の動作を駆動するための設定点の値として使用することができる。設定点の値の計算は、例えば、図７を参照して後述されるように実行される。これらの設定点の値から、回生制動装置のためのドライバ信号が生成され、回生制動装置に送信され、回生制動装置が、ドライバ信号に含まれる設定点の値に従って動作する。このようにして、この動作の態様においては、制動作用の強さが、設定点の値に等しい（または、実質的に等しい）。

検査ステップ３４０において、消散制動装置の制御部材（ブレーキペダルなど）への操作の有無について、検査が実行される。いかなる操作も存在しない場合、この方法はステップ３１０に戻り、必要であれば（設定点の値がステップ３５０において修正されている場合には）、ステップ３７０において設定点の値が公称の値にリセットされる。あるいは、この方法が、ステップ３７０を経由してステップ３３０に戻る。消散制動装置の制御部材への操作が存在する場合、この方法は、回生制動装置の作用の強さの設定点の値を修正するステップ３５０に進む。この修正は、設定点の値を、消散制動装置の制御部材への操作が検出される前の設定点の値よりも、（他のすべてが同じであるならば）増加させることである。すなわち、公称の設定点の値を増加させることである。このようにして、増加済みの設定点の値が得られる。

好ましくは、増加は、公称の設定点の値に一定の値を加えることであり、この増加は、おそらくは、０．２ｍ／ｓ^２〜０．８ｍ／ｓ^２の間であり、好ましくは０．５ｍ／ｓ^２に等しい車両の減速度に相当する。

公称の設定点の値は、必ずしも一定である必要はない。とりわけ、種々のパラメータに依存することができ、特に車両の種々の状態パラメータにに依存することができ、特に、図７に示されるように車両の速度に依存することができる。

電気自動車に特に適した典型的な実施形態においては、回生制動装置の制動の強さの設定点の値の計算が、図７を参照して後述されるように実行される。第１の近似において、回生制動が車両に加えられる唯一の制動（または、支配的な制動）であると仮定し、制動作用の強さの値Ｆが、質量Ｍの車両の対応する減速度Ａを、式Ｆ＝Ｍ×Ａに従って有する。

この図７において、第１の曲線９ａは、車両の速度に応じた公称の回生制動作用の強さの設定点の値を表わしており、この曲線は、運転者が消散制動装置の作動の制御部材に対していかなる操作も加えていない状況に対応する。第２の曲線９ｂは、車両の速度に応じた増加済みの回生制動作用の強さの設定点の値を表わしており、この曲線は、運転者が消散制動装置の作動の制御部材に対して操作を加えている状況に対応する。

この実行の態様は、制動時に回生されるエネルギーを顕著に増加させる。

電気自動車に特に適する回生制動方法の実行の３つの態様において、回生制動装置の制動の強さの設定点の値の傾斜の計算は、図３を参照して後述されるように実行される。この図は、時刻ｔ＝０．０５ｓにおける回生制動装置の作動後の回生制動作用の強さの設定点の値の傾向を表わしている。第１の破線の曲線が、例えば３０ｋｍ／ｈという車速における回生制動装置の作用の強さの設定点の値の傾斜を表わしている。設定点が、例えばｔ＝０．１２ｓ（すなわち、制動装置の作動から０．０７ｓ）において１００％の値（例えば、１．７ｍ／ｓの減速度に相当する制動力の強さの値）に達する。

第２の実線の曲線が、例えば８０ｋｍ／ｈという車速における回生制動装置の作用の強さの設定点の値の傾斜を表わしている。設定点が、例えばｔ＝０．２３ｓ（すなわち、制動装置の作動から０．１８ｓ）において１００％の値（例えば、１ｍ／ｓの減速度に相当する制動力の強さの値）に達する。

このように、回生制動作用が、漸進的に適用され、制動作用の適用の速度が、自動車の速度に依存する。

制動方法の実行のこれらの態様は、以下の利点をもたらす。
・高速において、回生制動を作動させる際の急な作用（ｊｅｒｋ）がないため、良好な快適さのレベルが保証される、
・低速（混雑した交通）において制動の反応速度を高めることができる。

傾斜は、好ましくは連続的である。傾斜は、線形であってもよい。また、傾斜は、変曲点および／または連続的なドリフトを有してもよい。

好ましくは、車両のすべての速度について、制動作用の強さ、制動の作動の開始、この制動の強さに達するまでの時間、および作用の安定化時間に関するパラメータを定めるために、マップが使用される。

本出願において、「少なくとも実質的に一定」という表現は、「一定または実質的に一定」を意味するものと理解されるべきである。

Claims (15)

1. 回生制動作用が、漸進的に適用され、制動作用の適用の速度が、自動車の速度に依存することを特徴とする、自動車の回生制動方法。
2. 前記自動車の前記回生制動作用の強さが、前記自動車の速度に依存することを特徴とする、請求項１に記載の制動方法。
3. 前記制動作用の強さが、第１の速度しきい値（ｖ１）から第２の速度しきい値（ｖ２）まで広がる第１の速度範囲において、自動車の速度につれて増加することを特徴とする、請求項１または２に記載の制動方法。
4. 前記制動作用の強さが、第３の速度しきい値（ｖ３）から第４の速度しきい値（ｖ４）まで広がる第２の速度範囲において、少なくとも実質的に一定であることを特徴とする、請求項１〜３の一項に記載の制動方法。
5. 前記制動作用の強さが、第５の速度しきい値（ｖ５）から第６の速度しきい値（ｖ６）まで広がる第３の速度範囲において、自動車の速度につれて減少することを特徴とする、請求項１〜４の一項に記載の制動方法。
6. 前記制動作用の強さが、第７の速度しきい値（ｖ７）を超えて広がる第４の速度範囲において、少なくとも実質的に一定であることを特徴とする、請求項１〜５の一項に記載の制動方法。
7. 前記自動車の前記回生制動作用の強さは、前記自動車の消散制動の制御部材に操作が加えられたときに増加させられることを特徴とする、請求項１〜６の一項に記載の制動方法。
8. 前記制動作用の強さが、第１の一定の値だけ増加させられることを特徴とする、請求項７に記載の制動方法。
9. 前記自動車の前記回生制動作用の強さは、前記自動車の消散制動の制御部材にもはや操作が加えられなくなったときに減らされることを特徴とする、請求項７または８に記載の制動方法。
10. 前記制動作用の強さが、第１の一定の値だけ減らされることを特徴とする、請求項９に記載の制動方法。
11. 請求項１〜１０の一項に記載の制動方法を実行するためのソフトウェア手段を含んでいる、データ媒体（２）。
12. 請求項１〜１０の一項に記載の制動方法を実行するためのハードウェア手段（２、３、４、５）および／またはソフトウェア手段を備えることを特徴とする、自動車の回生制動システム（１）。
13. 前記ハードウェアおよび／またはソフトウェア手段、特にコンピュータ（２）が、車速を割り出すための手段（４）、エネルギー回生制動装置（５）、および前記エネルギー回生制動装置（５）を制御するための装置（３）を備えていることを特徴とする、請求項１２に記載の回生制動システム。
14. 消散制動装置の制御部材への操作を検出する手段（４）を備えることを特徴とする、請求項１３に記載の回生制動システム。
15. 請求項１２〜１４の一項に記載の回生制動システムを備えている、自動車。

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